间歇性禁食与复食在食蟹猴中对代谢健康及微生物组-代谢组特征的动态影响

《Journal of Advanced Research》:Dynamic impact of intermittent fasting and refeeding on metabolic health and microbiome-metabolome signatures in cynomolgus monkeys

【字体: 时间:2026年03月11日 来源:Journal of Advanced Research 13

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  为解决肥胖及代谢紊乱问题,研究人员针对高体重食蟹猴开展了间歇性禁食(IF)与复食的动态研究。结果表明,IF可有效改善体重、胰岛素抵抗等代谢指标,但长期IF可能导致免疫失衡。该研究揭示了IF在非人灵长类模型中的生理代谢适应机制,并为深入探究禁食诱导的代谢反应提供了框架。

  
肥胖已成为全球性的代谢流行病,它与慢性低度炎症、内皮功能障碍和免疫代谢失衡密切相关,加剧了生物衰老,并增加了心血管疾病和感染性疾病的易感性。尽管膳食干预已成为改善各物种代谢健康的一种有前景的方法,但其在非人灵长类(NHPs)中的系统性影响仍缺乏充分研究。非人灵长类动物作为啮齿动物模型和人类之间的关键转化桥梁,具有与人类更近的系统发育关系和生理相似性。然而,间歇性禁食(IF)在灵长类中引发的微生物组-代谢组交互作用的动态变化,特别是禁食与复食周期的影响,仍不明确。为填补这一研究空白,中国科学院的研究团队在《Journal of Advanced Research》上发表了一项研究,旨在探究限时性间歇禁食方案对超重食蟹猴的代谢和生理影响。
为了回答上述问题,研究人员开展了一项严谨的纵向干预研究。他们使用了高体重的雌性食蟹猴作为研究对象,并设计了四个实验组,包括正常体重的对照组、高体重正常喂养对照组、高体重间歇禁食后恢复正常饮食组,以及高体重持续间歇禁食组。研究的关键技术方法包括:1) 对实验动物实施为期84天的20小时禁食/4小时喂养的IF方案,随后进行42天的复食或持续禁食观察;2) 对体重、血清甘油三酯、胰岛素、胰岛素抵抗等代谢参数进行监测与生化分析;3) 利用流式细胞术(flow cytometry)分析外周血免疫细胞比例;4) 通过16S rRNA测序对肠道微生物组(gut microbiota)进行群落分析;5) 采用非靶向代谢组学(untargeted metabolomics)技术对血清代谢物谱进行动态分析。
Intermittent fasting ameliorates obesity-related metabolic dysregulation in high-weight cynomolgus monkeys(间歇性禁食改善高体重食蟹猴的肥胖相关代谢失调)
研究发现,间歇性禁食能有效促进高体重猴的体重减轻,并显著降低血清甘油三酯、胰岛素水平和胰岛素抵抗。值得注意的是,即使在恢复正常饮食后,胰岛素降低作用和增强的胰岛素敏感性依然得以维持。这表明IF带来的特定代谢益处具有持久性,不依赖于后续的饮食模式。
Prolonged intermittent fasting impairs immunological homeostasis in high-weight cynomolgus monkeys(长期间歇性禁食损害高体重食蟹猴的免疫稳态)
在免疫方面,研究发现持续进行间歇禁食的猴群(HW-IF-IF)在研究末期(第126天)出现了淋巴细胞百分比升高、中性粒细胞百分比降低的现象,导致淋巴细胞与中性粒细胞比率(LNR)升高。这表明长期IF可能对免疫稳态产生扰动,带来潜在的免疫调节效应,这种影响是时间依赖性的。
The impact of intermittent fasting and refeeding on the gut microbiome of high-weight cynomolgus monkeys(间歇性禁食与复食对高体重食蟹猴肠道微生物组的影响)
对肠道微生物组的纵向分析表明,虽然肠道菌群的整体结构(β多样性)在IF和复食期间保持相对稳定,但持续禁食组在末期出现了特定菌属的富集,包括Ruminococcus(瘤胃球菌属)、Eubacterium_hallii_groupMonoglobus。这表明长期IF能诱导肠道微生物群落发生延迟性的、属水平的重组。
Dynamic variations of serum metabolome following intermittent fasting and refeeding in high-weight cynomolgus monkeys(间歇性禁食与复食后高体重食蟹猴血清代谢组的动态变化)
血清代谢组学分析揭示了显著的、时间依赖性的循环代谢物改变。在禁食期,IF处理组的血清代谢谱发生了明显变化,但在恢复正常饮食后,代谢谱又向对照组回归。研究发现了一些与饮食方案相关的特异性代谢物变化,例如长期IF组中与心血管风险相关的代谢物氧化三甲胺(trimethylamine N-oxide, TMAO)呈现下降趋势,提示持续IF可能具有心脏保护益处。
Correlation analysis between gut microbiota and serum metabolome(肠道微生物组与血清代谢组的相关性分析)
研究还通过Spearman相关分析,探索了肠道菌群与血清代谢物之间的关联。在不同时间点,发现了多种微生物属与特定代谢物(如短链脂肪酸前体、胆汁酸代谢物等)之间存在显著的正向或负向相关性,这为理解微生物-宿主代谢互作提供了线索。
综合来看,这项研究通过整合代谢表型、免疫谱以及多组学分析,揭示了间歇性禁食在非人灵长类肥胖模型中的生理双重性。研究结论表明,间歇性禁食能有效改善高体重食蟹猴的肥胖相关代谢失调,但长期实施可能导致显著的免疫紊乱。这提示,在将IF作为治疗策略应用时,需审慎考虑其持续时间,以最大化代谢益处,同时减轻潜在的免疫风险。此外,肠道微生物组在膳食扰动下表现出较强的结构韧性,但持续禁食可选择性富集有益菌属。血清代谢组则对禁食和复食表现出高度动态响应。该研究阐明了食蟹猴对特定IF-复食方案的生理和代谢适应,为在非人灵长类中开展禁食诱导代谢反应的机制研究建立了一个框架,对制定个性化的禁食后膳食策略具有重要参考价值。研究的局限性包括仅纳入雌性个体、缺乏精确的长期热量摄入数据以及相对较小的样本量,这些都为未来更深入、更全面的研究指明了方向。
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